JP3651785B2 - Commutator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整流子に関する。
【0002】
【従来技術】
円盤面状の整流面を有する円盤型整流子が、モータ一体型燃料ポンプやスタータモータなどの車両用回転機器において公知である。この円盤型整流子としては、電機子に軸方向に隣接して電機子と別体に回転軸に固定された別体式円盤型整流子と、電機子と一体に形成されて各電機子導体の端部が径方向へ屈曲して整流子片を構成する一体式円盤型整流子(又は整流子一体型電機子)とが、知られている。
【0003】
これら円盤型整流子では、整流子片間のギャップ(整流子片間ギャップ又は単にギャップともいう)は、電機子背向側に開口面を有しつつ、径方向へ放射状(螺旋状も含むものとする)に延在している。また、従来の円盤型整流子では、このギャップの周方向幅は、各整流子片のブラシ接触面(整流面ともいう)の面積を拡大して電流密度を低減するために、必要最小限に設定されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した円盤型整流子は、整流子の軸方向必要寸法を短縮できるなどの利点があるが、整流子片間ギャップが軸方向へ開口するため、整流子片の整流面を切削仕上げする際に生じる切粉もしくはその後の製品供用後に混入するブラシ粉又は異物がギャップ内に噛み込んで除去しにくいという問題があった。以下、これら切粉、ブラシ粉、ごみなどの異物を、単に異物とも総称するものとする。
【0005】
すなわち、整流子片間ギャップが径外方向に開口する円筒型整流子では、整流子の回転により異物に作用する遠心力が、すぐ近くに近接するギャップの開口へ向けて異物を付勢するのでギャップ内に異物が滞留しにくいが、円盤型整流子ではギャップの開口が軸方向に面するので、異物に遠心力が作用しても異物は開口方向へ付勢されないため、異物が除去されにくい。異物がギャップに滞留すると、整流子片間の電気絶縁性の悪化又はブラシの異常磨耗や整流性の悪化などの問題が生じやすくなる。
【0006】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、従来より異物除去が格段に容易な円盤型整流子を提供することをその目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の整流子は、電気絶縁性を有して回転軸に装着された輪板状の絶縁版と、前記絶縁板の輪板面に接するかあるいは結合されるとともに互いに周方向へ所定ギャップを隔てつつ軸心周囲に放射状に配置されて全体として輪板状の整流面を形成する複数の整流子片と、前記絶縁板の前記輪板面と互いに隣接する2本の整流子片の側面とに三方を囲まれて残る一方が前記整流面側に開口する整流子片間ギャップとを備える整流子において、
前記整流子片間ギャップは、前記絶縁板の前記輪板面側から前記整流子片の前記整流面側へ向けて連続的にあるいは段階的に広くなる周方向幅を有することを特徴としている。
【0010】
本構成の本発明の円盤型整流子によれば、整流子片間のギャップが軸方向内奥部よりも軸方向表面(開口)が周方向へ幅広となっているので、ギャップ内部に落ち込んだ異物を容易に除去することができる。すなわち、円盤型整流子ではギャップの径方向長さは長大であり、かつ、ギャップの周方向幅が一定であったので、従来の円筒型整流子の場合と異なって、回転より遠心力が異物に作用して異物が円盤型整流子の外周面から除去されるのが容易ではなかった。
【0011】
そこで、本構成によれば、ギャップ断面を軸方向開口に向けて末広がり形状のテーパを持たせたので、ギャップ内の異物は、回転速度変動時に異物に作用する周方向加速度力F(=ma)により周方向へ付勢された場合に、上記テーパに沿ってすなわち整流子片の側面に沿ってギャップの開口へ向けて軸方向へ付勢されてギャップから排出されることができる。その結果、異物がギャップに滞留して整流子片間の電気絶縁性の悪化又はブラシの異常磨耗や整流性の悪化などの問題が生じるのを防止することができ、従来より異物除去が格段に容易な円盤型整流子を実現することができる。
【0012】
請求項2記載の構成は請求項1記載の円盤型整流子において更に、前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向に向いた側面は、前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向と反対側に向いた側面よりも緩い傾斜面を有していることを特徴としているので、回転時に異物が上記緩い傾斜面に沿って一層軸方向へ付勢されやすくなるので、ギャップからの異物排出性を一層向上することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施態様を以下の実施例により説明する。もちろん、本発明の形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0014】
【実施例1】
整流子一体型電機子をもつスタータに本発明の整流子を適用した実施例を図1〜図4を参照して説明する。
【0015】
図1はこの実施例の整流子一体型電機子を示す斜視図であり、1は電機子、2は円盤型整流子、3はシャフト、4はカラーである。
【0016】
電機子1は、電機子鉄心11と、電機子鉄心11のスロット12に収容された多数の電機子導体13からなる電機子コイルとからなる。スロット断面の図示は省略するが、各スロット12にはそれぞれ2本の電機子導体13がスロット開口側とスロット内奥側に分かれてすなわち径方向に重ねた形状で収容されている。以下、スロット開口側の電機子導体13を上層導体13と呼び、スロット内奥側の電機子導体13を下層導体13と呼ぶものとする。上層導体13及び下層導体13はそれぞれ角形断面を有する。したがって、図1では上層導体13が各スロット12のスロット開口から露出しており、下層導体13は隠れていて見えない。
【0017】
上記電機子コイルは、スロット数に等しい数の単位コイルからなり、各単位コイルは、略コ字状に形成されて、両端の2辺が互いに周方向所定ピッチ離れた2つのスロット12に個別に収容されている。更に説明すれば、各コイルは、上層導体13をなす辺部と、フロント側のコイルエンドをなす辺部と、図示しない下層導体13をなす辺部とを順次連接してなる。
【0018】
更に、各上層導体13は、スロット12のリア側端部から軸方向リア側に突出した後、円盤型整流子2の各整流子片21の外周端に個別に接合され、図示されていない下層導体も、スロット12のリア側端部から軸方向リア側に突出した後、円盤型整流子2の各整流子片21の内周端に個別に接合されている。
【0019】
なお、好適には整流子片21と上層導体13とは一体に形成されている。また、スロット12のリア側端部から軸方向リア側に突出した下層導体は、径方向内側に延在して各整流子片21の内周端に達するまでの間に周方向へ所定角度だけ湾曲してもよい。
【0020】
円盤型整流子2は、スロット12の数=上層導体13の数に等しい数だけ形成されて放射状(正確には螺旋状に)に配置された多数の整流子片21と、シャフト3に嵌着されて各整流子片21と電機子鉄心11のリア側の端面との間に介設された輪板状で電気絶縁性の絶縁板22とからなり、図1に示すように周方向に隣接する各整流子片21間には周方向所定幅のギャップ23がそれぞれ設けられている。電気絶縁性のカラー4は、シャフト3に嵌着固定されて各整流子片21の内周部を軸方向フロント側に付勢することにより整流子片21を固定するものであり、これにより各整流子片21は絶縁板22を通じて電機子鉄心11のリア側の端面に押しつけられている。
【0021】
整流子2を軸方向フロント側へ見た正面図を図2に示す。各整流子片21は、組み立てられた後、各整流子片21の高さ(軸方向)を均一とするために切削されて整流面(図2のハッチング部分)が形成される。この切削時の油付きの切粉はギャップ23に落ち込む。
【0022】
この種の整流子一体型電機子の更なる詳細構造については、本出願人の既出願済みの明細書を参照されたい。
【0023】
(整流子2のギャップ3の詳細構造)
整流子2のギャップ23の詳細構造を図2を部分拡大した図3を参照して説明する。
【0024】
この実施例では、図3に示すように、ギャップ23が、内周側から外周側へ向けて連続的に広くなる周方向幅を有している。特にこの実施例では、ギャップ23の外周部の周方向幅aは、内周部の周方向幅bよりも2倍以上大きく形成されている。
【0025】
このようにすれば、ギャップ23内に落ち込んだ切粉は、上記切削後、電機子を回転させることにより、あるいは、水又は空気を高速でギャップ23の内周端からギャップ23へ吹き込むことにより、容易にギャップ23の外周側へ向けて運動を開始することができ、その結果、ギャップ23の外周端から又はその途中でギャップ23の開口から外部に除去されることができる。また、電機子を使用に供用後、ギャップ23に異物が混入しても、異物は、電機子回転により生じる遠心力が異物に作用して上記と同様にギャップ23から自動的に除去されることができる。
【0026】
整流子2のギャップ23の詳細構造を図3のA−A断面図を示す図4を参照して説明する。
【0027】
この実施例では、図4に示すように、ギャップ23が、絶縁板22の整流子片21側の輪板面220から整流子片21の整流面側へ向けて連続的に広くなる周方向幅tを有する。
【0028】
このようにすれば、ギャップ23内に落ち込んだ切粉は、上記切削後、電機子を回転させることにより、あるいは、水又は空気を高速でギャップ23内に吹き込むことにより、容易にギャップ23の開口側へ向けて排出することができる。また、電機子を使用に供用後、ギャップ23に異物が混入しても、異物は、電機子回転変化により生じる慣性力(F=ma)が異物に作用して上記と同様にギャップ23から自動的に除去されることができる。
(変形態様)
図4の変形態様を図5に示す。
【0029】
この変形態様では、整流子片21aは図4に示す整流子片21に比較して、整流子片21aの側面の傾斜形状が異なっている。すなわち、この変形態様では、整流子片21のギャップ23aにそれぞれ面する一対の側面211、212のうち、回転方向を向いた側面211は、回転方向と反対側を向いた側面212よりも緩い傾斜を有している。
【0030】
このようにすれば、整流子片21aの有効な整流面面積を縮小することなく、ギャップ23内の異物が回転中にこの緩傾斜側面212をころがってギャップ23の開口から外部に排出されるのが一層容易となる。
(変形態様)
上記実施例では、電機子一体型の整流子について説明したが、電機子と別体に形成された円盤型整流子においても上記と同様の作用効果を奏することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の整流子を有する電機子を示す斜視図である。
【図2】図1の整流子の径方向正面図である。
【図3】図2の部分拡大図である。
【図4】図3のA−A線矢視正面図である。
【図5】図4の変形態様を示す部分正面図である。
【符号の説明】
1 電機子
2 整流子
3 シャフト
4 カラー
11 電機子鉄心
12 スロット
21 整流子片
22 絶縁板
23 ギャップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a commutator.
[0002]
[Prior art]
A disc-type commutator having a disc-shaped commutation surface is well-known in vehicle rotating devices such as a motor-integrated fuel pump and a starter motor. The disk-type commutator includes a separate disk-type commutator that is axially adjacent to the armature and is fixed to the rotating shaft separately from the armature, and is formed integrally with the armature. An integrated disk-type commutator (or commutator-integrated armature) in which an end portion is bent in a radial direction to form a commutator piece is known.
[0003]
In these disk-type commutators, the gap between the commutator pieces (also referred to as the gap between the commutator pieces or simply the gap) has an opening surface on the back side of the armature and is radial (including a spiral shape) in the radial direction. ). Further, in the conventional disc-type commutator, the circumferential width of this gap is minimized to increase the area of the brush contact surface (also referred to as a commutation surface) of each commutator piece and reduce the current density. It was set.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The disk-type commutator described above has advantages such as shortening the required axial dimension of the commutator, but since the gap between the commutator pieces opens in the axial direction, the commutator surface of the commutator piece is cut and finished. There was a problem that the generated chips or the brush powder or foreign matter mixed after the subsequent use of the product bites into the gap and is difficult to remove. Hereinafter, foreign substances such as chips, brush powder, and dust are simply referred to as foreign substances.
[0005]
That is, in the cylindrical commutator in which the gap between the commutator pieces opens in the radially outward direction, the centrifugal force acting on the foreign material by the rotation of the commutator urges the foreign material toward the opening of the adjacent gap. Although foreign matter is unlikely to stay in the gap, the opening of the gap faces the axial direction in the disk-type commutator, so even if centrifugal force acts on the foreign matter, the foreign matter is not urged in the opening direction, so the foreign matter is difficult to remove. . If foreign matter stays in the gap, problems such as deterioration of electrical insulation between commutator pieces, abnormal wear of brushes, deterioration of rectification, and the like are likely to occur.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a disk-type commutator that is much easier to remove foreign matter than ever before.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The commutator according to
The gap between the commutator pieces has a circumferential width that increases continuously or stepwise from the ring plate surface side of the insulating plate toward the commutation surface side of the commutator piece.
[0010]
According to the disk-type commutator of the present invention of this configuration, the gap between the commutator pieces is wider in the circumferential direction than the inner back portion in the axial direction, so that the gap falls into the gap. Foreign matter can be easily removed. That is, in the disc-type commutator, the radial length of the gap is long and the circumferential width of the gap is constant. It was not easy to remove the foreign matter from the outer peripheral surface of the disk-type commutator by acting on.
[0011]
Therefore, according to the present configuration, since the gap cross section is tapered toward the axial opening, the foreign matter in the gap causes the circumferential acceleration force F (= ma) acting on the foreign matter when the rotational speed fluctuates. Can be discharged from the gap by being biased in the axial direction toward the opening of the gap along the taper, that is, along the side surface of the commutator piece. As a result, it is possible to prevent foreign matter from staying in the gap and causing problems such as deterioration of the electrical insulation between the commutator pieces, abnormal wear of the brush, and deterioration of the rectification property. An easy disk-type commutator can be realized.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the disk-type commutator according to the first aspect, a side surface facing the gap between the commutator pieces and facing the rotation direction of the commutator piece faces the gap between the commutator pieces. The commutator piece has an inclined surface that is looser than the side surface facing the direction opposite to the rotation direction, so that the foreign matter is urged further in the axial direction along the loose inclined surface during rotation. Since it becomes easy to be done, the foreign material discharge | emission property from a gap can be improved further.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the invention are illustrated by the following examples. Of course, the form of the present invention is not limited to the following examples.
[0014]
[Example 1]
An embodiment in which the commutator of the present invention is applied to a starter having a commutator-integrated armature will be described with reference to FIGS.
[0015]
FIG. 1 is a perspective view showing a commutator-integrated armature of this embodiment, wherein 1 is an armature, 2 is a disk-type commutator, 3 is a shaft, and 4 is a collar.
[0016]
The
[0017]
The armature coil is composed of a number of unit coils equal to the number of slots, and each unit coil is formed in a substantially U-shape and is individually provided in two
[0018]
Furthermore, each
[0019]
Preferably, the
[0020]
The disc-
[0021]
FIG. 2 shows a front view of the
[0022]
For further details of this type of commutator-integrated armature, please refer to the applicant's previously filed specification.
[0023]
(Detailed structure of
The detailed structure of the
[0024]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the
[0025]
In this way, the chips falling into the
[0026]
A detailed structure of the
[0027]
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the
[0028]
In this way, the chips falling into the
(Modification)
A modification of FIG. 4 is shown in FIG.
[0029]
In this modification, the
[0030]
In this way, the foreign matter in the
(Modification)
In the above embodiment, the armature-integrated commutator has been described. However, it is obvious that a disk-type commutator formed separately from the armature can achieve the same effects as described above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an armature having a commutator according to a first embodiment.
FIG. 2 is a radial front view of the commutator of FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged view of FIG. 2;
4 is a front view taken along the line AA in FIG. 3;
FIG. 5 is a partial front view showing a modification of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
1
Claims (2)
前記絶縁板の輪板面に接するかあるいは結合されるとともに、互いに周方向へ所定ギャップを隔てつつ軸心周囲に放射状に配置されて全体として輪板状の整流面を形成する複数の整流子片と、
前記絶縁板の前記輪板面と互いに隣接する2本の整流子片の側面とに三方を囲まれて残る一方が前記整流面側に開口する整流子片間ギャップと、
を備える整流子において、
前記整流子片間ギャップは、前記絶縁板の前記輪板面側から前記整流子片の前記整流面側へ向けて連続的にあるいは段階的に広くなる周方向幅を有することを特徴とする整流子。A ring-shaped insulating plate having electrical insulation and mounted on a rotating shaft;
A plurality of commutator pieces that are in contact with or coupled to the annular plate surface of the insulating plate and are radially arranged around the shaft center with a predetermined gap therebetween in the circumferential direction to form an annular plate-like rectifying surface as a whole. When,
The gap between the commutator pieces, one of which is surrounded by three sides of the ring plate surface of the insulating plate and the side surfaces of the two commutator pieces adjacent to each other and opened to the commutation surface side;
In a commutator comprising:
The gap between the commutator pieces has a circumferential width that increases continuously or stepwise from the ring plate surface side of the insulating plate toward the commutation surface side of the commutator piece. Child.
前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向に向いた側面は、前記整流子片間ギャップに面して前記整流子片の回転方向と反対側に向いた側面よりも緩い傾斜面を有していることを特徴とする整流子。The commutator according to claim 1 ,
The side surface facing the gap between the commutator pieces and facing the rotation direction of the commutator piece is looser than the side surface facing the gap between the commutator pieces and facing the rotation direction of the commutator piece. A commutator having an inclined surface.
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